KR102292227B1 - 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

투명 표시 장치는 화소 영역 및 투과 영역을 포함하는 폴리머 기판, 폴리머 기판 상에 주기성을 가지는 금속 나노 패턴 형태로 배치되는 색보정층, 색보정층 상에 배치되는 화소 회로, 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 표시층을 커버하며, 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함한다. 색보정층의 선택적인 광 투과에 의해 투명 표시 장치의 투명도가 향상된다.

Description

투명 표시 장치 및 이의 제조 방법{TRANSPARENT DISPLAY DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 기판을 포함하는 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 투과성 또는 투명성을 갖는 투명 표시 장치에 대한 개발이 지속되고 있다. 상기 투명 표시 장치의 경우 투과성 또는 투명성을 갖는 베이스 기판을 사용할 수 있다. 상기 베이스 기판으로서 투명 수지 기판을 사용하는 경우 접거나 휨이 가능한 플렉시블 표시 장치를 동시에 구현할 수 있다.
그러나, 상기 투명 수지 기판의 경우 수지 물질 또는 고분자 물질의 화학적 결합 특성 또는 화학 구조 변성 등에 의해 상기 투과성 또는 투명성 특징이 저하되거나, 소자 공정 시 내구성, 내열성 등의 기계적 특성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 높은 투명성 및 기계적 특성을 가지는 투명 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 투명성 및 기계적 특성을 가지는 투명 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치는 화소 영역 및 투과 영역을 포함하는 폴리머 기판, 상기 폴리머 기판 상에 주기성을 가지는 금속 나노 패턴(nano pattern) 형태로 배치되는 색보정층, 상기 색보정층 상에 배치되는 화소 회로, 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 상기 표시층을 커버하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 색보정층은 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 색보정층은 상기 폴리머 기판으로부터 투과된 광의 색을 보정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 금속 나노 패턴은 나노 정공 어레이(nano hole array)일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 나노 정공 어레이에 포함되는 나노 정공의 폭(width)은 30 내지 50nm일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 금속 나노 패턴은 상기 폴리머 기판의 표면에 대하여 수직으로 배향(oriented)된 실린더 형태의 정공들이 주기적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 색보정층은 금, 은, 백금, 팔라듐, 이리듐, 오스뮴, 로듐, 루테늄 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 기판은 유색 폴리머 물질을 포함하고, 상기 폴리머 기판은 상기 금속 나노 패턴의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 유색 폴리머 물질은 폴리이미드 계열 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 투명 표시 장치는 상기 폴리머 기판과 상기 색보정층 사이에 배치되는 배리어막을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 투명 표시 장치는 상기 색보정층과 상기 화소 회로 사이에 배치되는 배리어막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치는 화소 영역 및 투과 영역을 포함하는 투명 플렉시블 기판, 상기 기판 상에 금속 나노 정공 어레이(nano hole array) 형태로 배치되는 색보정층, 상기 색보정층 상에 배치되는 배리어층, 상기 배리어막 상에 배치되며, 상기 화소 회로를 적어도 부분적으로 커버하는 회로 절연막, 상기 회로 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로를 커버하는 비아 절연막, 상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층, 및 상기 표시층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 투명 플렉시블 기판은 유색 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 나노 정공 어레이는 주기성을 갖고, 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 비아 절연막은 상기 화소 영역 상에만 배치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 투명 표시 장치는 상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 제1 전극 상면을 노출시키는 화소 정의막을 더 포함할 수 있다. 상기 화소 정의막 및 상기 비아 절연막의 측벽에 의해 상기 투과 영역 상에서 투과창이 정의될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 회로 절연막은 상기 배리어막 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연막 및 층간 절연막을 포함할 수 있다. 상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역 상에서 공통으로 연장될 수 있다. 상기 투과창에 의해 상기 층간 절연막 상면이 노출될 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법은 유색의 폴리머 기판 상에 금속 나노 정공 어레이를 갖는 색보정층을 형성하고, 상기 폴리머 기판 상에 화소 회로를 형성하며, 상기 화소 회로를 커버하는 절연 구조물을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 절연 구조물 상에 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 표시 구조물을 형성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 기판은 상기 색보정층의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 색보정층은 형성하는 것은 상기 폴리머 기판 상에 금속 박막을 형성하고, 상기 금속 박막 상에 공중합체 박막을 형성하며, 상기 공중합체 박막을 상기 폴리머 기판의 표면에 대하여 수직으로 배향(oriented)된 실린더 형태를 갖는 블록 공중합체(block copolymer)로 미세상(microphase) 분리할 수 있다. 상기 블록 공중합체의 일부를 제거하여 상기 금속 박막이 상기 나노 정공 어레이 형태를 갖도록 상기 금속 박막을 노출시키고, 상기 노출된 금속 박막을 식각하며, 상기 금속 박막 상에 남은 상기 블록 공중합체를 제거할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 공중합체는 폴리스티렌-블록-폴리메틸메타크릴레이트 공중합체(polystyrene-block-poly(methyl methacrylate); PS-b-PMMA)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치 및 투명 표시 장치의 제조 방법은 유색 폴리머 기판을 상기 투명 장치의 베이스 기판으로 사용할 수 있다. 상기 유색 폴리머 기판은 상대적으로 내열성, 내구성이 우수하므로 상기 투명 표시 장치의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유색 폴리머 기판 상부에 금속 나노 정공 어레이를 포함하는 색보정층이 배치됨으로써, 상기 베이스 기판의 투명도가 향상될 수 있다. 이에 따라, 투과성 및 기계적 특성이 동시에 향상된 투명 표시 장치를 구현할 수 있다. 나아가, 상기 나노 정공 어레이는 블록 공중합체를 이용한 간단한 공정에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 상기 투명 표시 장치의 제조 단가가 절감되고, 신뢰성이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 도 1의 투명 표시 장치에 포함되는 색보정층의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 2b는 도 1의 투명 표시 장치에 포함되는 색보정층의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 투명 표시 장치(100)는 폴리머 기판(105), 기판(105) 상에 형성된 색보정층(110), 색보정층(110) 상에 형성된 백-플레인(Back Plane) 구조물, 상기 백-플레인 구조물 상에 적층되는 표시 구조물을 포함할 수 있다.
기판(105)은 투명 표시 장치(100)의 백-플레인 기판 혹은 베이스 기판으로 제공될 수 있다. 폴리머 기판(105)으로서 투명 절연 기판을 사용할 수 있으며, 예를 들면 투명성 및 소정의 유연성을 갖는 폴리머 재질의 기판을 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 표시 장치는 투명 플렉시블 표시 장치로서 제공될 수 있다. 폴리머 기판(105)은 화소 영역 및 투과 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 폴리머 기판(105)은 유색 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 유색 폴리머 물질은 황색(yellow)을 갖는 폴리이미드 계열 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 폴리이미드 계열 물질에 포함된 이미드 단위의 이미드 질소들 사이에 입체 장애(steric hindrance)가 상대적으로 작은 연결 작용기가 결합될 수 있다. 상기 연결 작용기의 예로서 예를 들면 치환기를 포함하지 않는(비치환) 벤젠과 같은 방향족 기를 들 수 있다.
상기 이미드 질소들 및 상기 연결 작용기는 함께 전자 도너(donor) 단위로 기능할 수 있다. 한편, 상기 이미드 단위에 포함되며, 상기 이미드 질소와 인접한 카르보닐(carbonyl)기는 상대적으로 전자 밀도가 낮으므로 전자 억셉터(acceptor) 단위로 기능할 수 있다.
이 경우, 상기 전자 도너 단위 및 상기 전자 억셉터 단위의 분자간 상호 작용으로 인해 인접하는 고분자 사슬 간에 전하 이동 복합체(charge transfer complex: CTC)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 폴리머 기판(105)의 내열성 및 기계적 특성이 향상될 수 있다. 상기 전하 이동 복합체는 가시광선 영역의 파장, 예를 들면 약 560nm 내지 약 580nm 범위의 파장을 흡수할 수 있으며, 이에 따라, 폴리머 기판(105)은 예를 들면, 황색을 갖는 유색 폴리머 기판으로 변환될 수 있다.
색보정층(110)은 폴리머 기판(105) 상에 주기성을 갖는 금속 나노 패턴 형태로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 색보정층(110)은 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 금속 나노 패턴은 블록 공중합체의 자기 조립 특성(self-assembly)에 의한 미세상 분리(microphase separation)에 의해 다양한 나노 패턴을 가지고, 주기성(periodicity)을 가질 수 있다. 색보정층(110)은 폴리머 기판(105)으로부터 투과된 광의 색을 투명하게 (또는 백색으로) 보정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 나노 패턴은 나노 정공 어레이(nano hole array)일 수 있다. 즉, 색보정층(110)은 복수의 나노 정공들이 규칙적으로 배열된 금속 패턴을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 나노 패턴은 폴리머 기판(105)에 대하여 수직으로 배향(oriented)된 실린더 형태의 정공들이 주기적으로 배열된 어레이일 수 있다. 예를 들면, 상기 나노 정공들의 폭은 약 30 내지 50nm일 수 있다. 상기 나노 정공들의 모양은 원형, 타원형, 사각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 나노 패턴은 나도 닷 어레이(nano dot array)일 수도 있다.
색보정층(110)은 귀금속(noble metal)으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 색보정층(110)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
폴리머 기판(105)은 상기 금속 나노 패턴(즉, 상기 나노 정공 어레이)의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 가질 수 있다. 즉, 상기 색보정층(110)의 금속 박막 표면에서 표면 플라즈몬이 발생하고, 상기 표면 플라즈몬 공명은 특정 파장대의 광을 투과시킴으로써, 폴리머 기판(105)에 의해 투명 표시 장치(100)가 표시하는 화면이 누르스름하게 보이는 것(yellowish image)을 보정할 수 있다. 예를 들면, 황색을 갖는 폴리이미드 계역 물질을 포함하는 폴리머 기판(105) 상에 상기 나노 정공 어레이가 배치되는 경우, 청색 계열의 광이 투과되도록 상기 나노 정공의 폭이 조절될 수 있다. 황색 폴리머 기판(105)과 상기 청색 광이 광학적으로 가산 혼합되어 폴리머 기판(105)(즉, 투명 표시 장치(100)가 표시하는 이미지)은 실질적으로 전체적으로 백색 또는 투명하게 보일 수 있다. 이 때, 상기 나노 정공들 각각의 폭은 약 30 내지 50nm로 설정될 수 있다.
색 보정층(110) 상에는 화소 회로 및 절연 구조물을 포함하는 상기 백-플레인 구조물이 배치될 수 있다. 상기 화소 회로는 예를 들면, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 및 배선 구조물을 포함할 수 있다. 상기 절연 구조물은 예를 들면, 폴리머 기판(105) 또는 색보정층(110) 상에 순차적으로 적층되는 배리어막(120), 게이트 절연막(126), 층간 절연막(136) 및 비아(via) 절연막(146)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 색보정층(110) 상에는 배리어막(120)이 형성될 수 있다. 배리어막(120)에 의해 폴리머 기판(105) 및 폴리머 기판(105) 상에 형성된 구조물 사이의 불순물 또는 수분의 확산이 차단될 수 있다. 배리어막(120)은 예를 들면, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 교대로 반복 적층된 구조를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배리어막(120) 상에 버퍼막이 추가로 형성될 수 있다. 상기 버퍼막은 예를 들면, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 구조를 가질 수 있다.
배리어막(120) 상에는 액티브 패턴이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 액티브 패턴은 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)을 포함할 수 있다.
상기 액티브 패턴은 폴리 실리콘과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 액티브 패턴(122)의 양 단부에는 p형 혹은 n형 불순물을 포함하는 소스 영역 및 드레인 영역이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 액티브 패턴은 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), 아연-주석 산화물(Zinc Tin Oxide: ZTO), 또는 인듐-주석-아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO)을 포함할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 액티브 패턴들(122, 124)은 실질적으로 동일한 레벨 혹은 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
게이트 절연막(126)은 배리어막(120) 상에 형성되어 상기 액티브 패턴들을 커버할 수 있다. 게이트 절연막(126)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 게이트 절연막(126)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 적층 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(126) 상에는 게이트 전극이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 게이트 전극은 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)은 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)와 각각 실질적으로 중첩될 수 있다. 제1 및 제2 게이트 전극들(132, 134)은 실질적으로 동일한 레벨 혹은 동일한 평면 상에 배치될 수 있다
상기 게이트 전극은 알루미늄(Al), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc) 등과 같은 금속 물질, 상기 금속들의 합금 또는 상기 금속들의 질화물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 게이트 전극은 저저항화를 위해, 예를 들면 알루미늄과 몰리브덴이 적층된 Al/Mo 구조 혹은 티타늄과 구리가 적층된 Ti/Cu 구조를 가질 수 있다.
층간 절연막(136)은 게이트 절연막(126) 상에 형성되어 게이트 전극들(132, 134)을 커버할 수 있다. 층간 절연막(136)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 층간 절연막(136)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 적층 구조를 가질 수도 있다.
소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 관통하여 제1 액티브 패턴(122)과 접촉할 수 있다. 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질, 상기 금속들의 합금 또는 상기 금속들의 질화물을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 예를 들면, Al 층 및 Mo 층과 같은 서로 다른 2개 이상의 금속층이 적층된 구조를 가질 수도 있다.
소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 각각 제1 액티브 패턴(122)의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 각각 접촉될 수 있다.
상술한 제1 액티브 패턴(122), 게이트 절연막(126), 제1 게이트 전극(132), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)에 의해 상기 박막 트랜지스터가 정의될 수 있다. 또한, 제2 액티브 패턴(124), 게이트 절연막(126) 및 제2 게이트 전극(134)에 의해 커패시터가 정의될 수 있다.
상기 배선 구조물은 데이터 라인 및 스캔 라인을 포함할 수 있다. 복수의 상기 데이터 라인들 및 상기 스캔 라인들이 서로 교차할 수 있으며, 상기 데이터 라인 및 상기 스캔 라인의 교차부마다 각 화소가 정의될 수 있다. 예를 들면, 상기 데이터 라인은 소스 전극(142)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 스캔 라인은 제1 게이트 전극(132)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 배선 구조물은 상기 데이터 라인과 실질적으로 평행하게 배치되는 전원 라인을 더 포함할 수 있다. 상기 커패시터는 상기 전원 라인 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
비아 절연막(146)은 층간 절연막(136) 상에 형성되어 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 커버할 수 있다. 비아 절연막(146)은 실질적으로 평탄화 층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 비아 절연막(146)은 폴리이미드, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
비아 절연막(146) 상에는 상기 표시 구조물이 적층될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 표시 구조물은 비아 절연막(146) 상에 순차적으로 적층되는 제1 전극(150), 표시층(160) 및 제2 전극(170)을 포함할 수 있다.
제1 전극(150)은 비아 절연막(146) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(150)은 비아 절연막(146)을 관통하여 드레인 전극(144)과 접촉 혹은 전기적으로 연결되는 비아부를 포함할 수 있다.
일 실시에에서, 제1 전극(150)은 화소 전극으로 제공되며, 각 화소 마다 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(150)은 투명 표시 장치(100)의 양극(anode)으로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(150)은 반사 전극으로 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(150)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 투명 표시 장치(100)는 제2 전극(170) 방향으로 화상이 구현되는 전면 발광형(top emission type)일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(150)은 일함수가 높은 투명 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제1 전극(150)은 인듐 주석 화합물(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐 아연 화합물(Indium Zinc Oxide: IZO), 아연 산화물 또는 인듐 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(150)은 상기 투명 도전성 물질 및 상기 금속을 포함하는 복층 구조를 가질 수도 있다.
화소 정의막(155)은 비아 절연막(146) 상에 배치되어, 제1 전극(150)의 주변부를 커버할 수 있다. 화소 정의막(155)은 폴리이미드 수지 또는 아크릴 수지와 같은 투명 유기 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(155)에 의해 커버되지 않은 제1 전극(150)의 면적이 실질적으로 각 화소의 발광 영역의 면적에 해당될 수 있다.
표시층(160)은 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 상에 배치될 수 있다. 표시층(160)은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소마다 독립적으로 패터닝되어 각 화소별로 다른 색광들을 발생시키는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광층은 정공 및 전자에 의해 여기되는 호스트(host) 물질, 및 에너지의 흡수 및 방출을 통해 발광효율을 증가시키는 도펀트(dopant) 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 표시층(160)은 제1 전극(150) 및 상기 유기 발광층 사이에 배치되는 정공 수송층(hole transport layer: HTL)을 더 포함할 수 있다. 또한, 표시층(160)은 제2 전극(170) 및 상기 유기 발광층 사이에 배치되는 전자 수송층(electron transport layer: ETL)을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 수송층은 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(TPD), N,N-디-1-나프틸-N,N-디페닐-1,1-비페닐-4,4-디아민(NPD), N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 정공 수송 물질을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층은 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3), 2-(4-비페닐릴)-5-(4-터트-부틸페닐-1,3,4-옥시디아졸(PBD), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-알루미늄(BAlq), 바쏘쿠프로인(BCP), 트리아졸(TAZ), 페닐퀴노잘린(phenylquinozaline) 등의 전자 수송 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시층(160) 상술한 유기 발광층 대신 액정층을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 투명 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)로 제공될 수 있다.
표시층(160)은 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 표시층(160)은 화소 정의막(155)의 측벽에 의해 한정되어 각 화소마다 독립적으로 배치될 수도 있다.
제2 전극(170)은 화소 정의막(155) 및 표시층(160) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전극(170)은 복수의 화소들에 공통적으로 배치되는 공통 전극으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 전극(170)은 제1 전극(150)과 대향하며 상기 투명 표시 장치의 음극(cathode)로 제공될 수 있다.
제2 전극(170)은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 일 함수가 낮은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 포함할 수 있다.
제2 전극(170) 상에는 상기 표시 구조물을 보호하기 위한 봉지층(encapsulation layer)(180)이 배치될 수 있다. 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(170) 및 봉지층(180) 사이에 캡핑층이 더 배치될 수도 있다. 상기 캡핑층은 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등과 같은 유기 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 물질을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 투명 표시 장치(100)는 유색 폴리머 기판(105)을 투명 표시 장치(100)의 베이스 기판으로 사용할 수 있다. 상기 유색 폴리머 기판(105)은 상대적으로 내열성, 내구성이 우수하므로 상기 투명 표시 장치의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 폴리머 기판(105) 상에 상기 나노 정공 어레이를 포함하는 색보정층(110)이 배치됨으로써, 상기 베이스 기판의 투명도가 향상될 수 있다. 이에 따라, 투과성 및 기계적 특성이 동시에 향상된 투명 표시 장치를 구현할 수 있다. 나아가, 상기 색 보정을 위한 물질의 추가가 불필요하다.
도 2a는 도 1의 투명 표시 장치에 포함되는 색보정층의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 2b는 도 1의 투명 표시 장치에 포함되는 색보정층의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 색보정층은 기판(105) 상에 배치되고, 금속 나노 정공 어레이를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 나노 정공 어레이는 블록 공중합체를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 금속 나노 정공 어레이는 주기적으로 배치되는 복수의 나노 정공(110A, 110B)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 3A에 도시된 바와 같이, 나노 정공(110A)의 단면은 원형일 수 있다. 나노 정공(110A)은 실린더 형태 또는 반구 형태(돔 형태)를 가질 수 있다. 나노 정공(110A)의 폭(W)는 약 30 내지 50nm로 설정될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 3B에 도시된 바와 같이, 나도 정공(110B)의 단면은 사각형일 수 있다. 나노 정공(11B)은 실린더 형태를 가질 수 있다. 나노 정공(110A)의 폭(W)는 약 30 내지 50nm로 설정될 수 있다.
다만, 상기 나노 정공들의 모양은 예시적인 것으로서, 상기 나노 정공의 단면이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노 정공은 타원형, 삼각형 등의 모양을 가질 수 있다.
상기 나노 정공들을 포함하는 금속 나노 어레이는 표면 플라즈마 공명함으로써, 특정 파장대의 광이 투과될 수 있다. 예를 들면, 황색 폴리머 기판(105)과 청색 광이 광학적으로 가산 혼합되어 베이스 기판의 투명도가 향상될 수 있다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 폴리머 기판(105) 상에 금속 나노 정공 어레이를 갖는 색보정층(110)을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 폴리머 기판(105) 상에 금속 박막(112)을 형성하고, 금속 박막(114) 상에 공중합체 박막(114)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 금속 박막(114)은 스퍼터링(sputtering)에 의해 폴리머 기판(105) 상에 균일한 두께로 증착될 수 있다. 금속 박막은 Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Os, Rh, Ru 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
금속 박막(112) 상에 공중합체 박막(114)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 공중합체 박막(114)은 스핀 코팅 방식으로 금속 박막(112) 상에 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 공중합체 박막(114)은 폴리스티렌(polystyrene; PS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate; PMMA)의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 블록 공중합체인 PS-b(block)-PMMA를 형성하기 위해 금속 박막(112) 상에 PS-r(ranom)-PMMA가 증착될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 공중합체의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공중합체 박막(114)을 폴리머 기판(105)의 표면에 대하여 수직으로 배향된 실린더 형태를 갖는 블록 공중합체(block copolymer)(114A, 114B)로 미세상 분리할 수 있다. 일 실시예에서, 공중합체 박막(114)은 어닐링에 의해 PS-b-PMMA(114A, 114B)의 미세상들의 수직 배향을 얻을 수 있다. 상기 블록 공중합체는 PS-b-PMMA(114A, 114B)를 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체는 공중합체 박막(114)을 열적 어닐링(termal annealing)하거나 솔벤트-어닐링(solvent-annealing)함으로써 얻을 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 상기 블록 공중합체를 수득하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전기장(electric field), 그래포에피택시(grapoepitaxy) 등의 방법을 사용하여 상기 블록 공중합체를 얻을 수 있다.
상기 블록 공중합체는 구 형태 또는 폴리머 기판(105)의 표면에 대하여 수직으로 배향된 실린더 형태를 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 블록 공중합체의 일부를 제거하여 금속 박막(112)이 나노 정공 어레이 형태를 갖도록 금속 박막(112)을 노출시킬 수 있다. 상기 블록 공중합체의 일부를 식각하거나 상기 블록 공중합체를 자외선 처리함으로써 상기 블록 공중합체가 상기 나노 정공 어레이 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 습식 식각에 의해 PS(또는, PMMA)(114B)가 제거되고, PS)(또는, PMMA)(114B) 하부의 금속 박막(112)이 노출될 수 있다. 다른 실시예에서, 자외선 노광에 의해 PS(또는, PMMA)(114B)가 제거되고, PS)(또는, PMMA)(114B) 하부의 금속 박막(112)이 노출될 수 있다. 따라서, 상기 블록 공중합체는 나노 정공 어레이 형태를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 노출된 금속 박막(110)이 식각될 수 있다. 노출된 금속 박막(110)은 건식 식각 또는 습식 식각 공정을 통해 제거될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 금속 박막(112) 상에 남은 상기 블록 공중합체가 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 블록 공중합체는 습식 식각 또는 애싱(ashing) 공정에 의해 제거될 수 있다. 금속 박막(112) 상에 남은 상기 블록 공중합체는 PMMA(또는 PS)(114A)일 수 있다. 따라서, 폴리머 기판(105) 상에는 금속 나노 정공 어레이를 갖는 색보정층(110)이 형성된다.
이와 같이, 블록 공중합체를 이용하여 폴리머 기판(105) 상에 금속 나노 정공 어레이가 형성될 수 있다. 상기 금속 나노 정공 어레이에 포함되는 정공들의 폭이 조절됨으로써, 색보정층(110)을 통과하는 광의 파장 대역이 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 황색의 폴리머 기판(105) 상에 배치되는 색보정층은 청색 광을 투과시키는 나노 정공 어레이를 포함할 수 있다. 폴리머 기판(105)은 색보정층(110)의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 가질 수 있다. 예를 들어, 황색 폴리머 기판(105)과 상기 청색 광이 광학적으로 가산 혼합되어 폴리머 기판(105)은 실질적으로 전체적으로 백색 또는 투명하게 보일 수 있다.
도 8을 참조하면, 폴리머 기판(105) 및 색보정층(110) 상에 화소 회로 및 절연 구조물을 포함하는 백-플레인 구조물을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 기판(110) 상에 배리어막(120)을 형성할 수 있다. 배리어막(120)은 예를 들면, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 반복 증착하여 형성될 수 있다.
배리어막(120) 상에는 제1 및 제2 액티브 패턴(122, 124)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 배리어막(120) 상에 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘을 사용하여 반도체 층을 형성한 후, 상기 반도체 층을 패터닝하여 제1 및 제2 액티브 패턴(122, 124)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반도체 층 형성 후, 저온 폴리실리콘(Low Temperature Polycrystalline silicon: LTPS) 공정 또는 레이저 결정화 공정과 같은 결정화 공정을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 폴리머 기판(105)은 내열성 및 내구성이 우수한 전하 이동 복합체 구조의 유색 폴리머 기판을 포함하므로, 상기 결정화 공정에서도 소정의 플렉시블 특성 및 기계적 특성이 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 반도체층은 IGZO, ZTO, ITZO 등과 같은 산화물 반도체를 사용하여 형성될 수도 있다.
배리어막(120) 상에 액티브 패턴들(122, 124)을 덮는 게이트 절연막(126)을 형성하고, 게이트 절연막(126) 상에 게이트 전극(132, 134)을 형성할 수 있다.
게이트 절연막(126)은 예를 들면, 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물을 단독으로 혹은 교대로 증착하여 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1 도전막을 게이트 절연막(126) 상에 형성하고, 상기 제1 도전막을 예를 들면, 사진 식각 공정을 통해 식각하여 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)을 형성할 수 있다. 제1 게이트 전극(132) 및 제2 게이트 전극(134)은 게이트 절연막(126)을 사이에 두고 제1 액티브 패턴(122) 및 제2 액티브 패턴(124)와 각각 실질적으로 중첩되도록 패터닝될 수 있다.
상기 제1 도전막은 금속, 상기 금속의 합금 또는 상기 금속의 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 도전막은 복수의 금속층을 적층하여 형성될 수도 있다.
게이트 전극들(132, 134)은 스캔 라인과 실질적으로 동시에 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극들(132, 134) 및 상기 스캔 라인은 상기 제1 도전막으로부터 동일한 식각 공정을 통해 형성되며, 상기 스캔 라인은 제1 게이트 전극(132)과 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 게이트 전극(132)을 이온 주입 마스크로 사용하여 제1 액티브 패턴(122)에 불순물을 주입함으로써, 제1 액티브 패턴(122)의 양 단부에 소스 영역 및 드레인 영역을 형성할 수 있다. 상기 소스 영역 및 드레인 영역 사이의 제1 액티브 패턴(122) 부분은 제1 게이트 전극(132)과 실질적으로 중첩되어 채널 영역으로 기능할 수 있다.
게이트 절연막(126) 상에 게이트 전극들(132, 134)을 덮는 층간 절연막(136)을 형성하고, 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 관통하여 제1 액티브 패턴(122)과 접촉하는 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 부분적으로 식각하여 제1 액티브 패턴(122)을 부분적으로 노출시키는 콘택 홀들을 형성할 수 있다. 이후, 층간 절연막(136) 상에 상기 콘택 홀들을 매립하는 제2 도전막을 형성하고, 상기 제2 도전막을 사진 식각 공정을 통해 패터닝하여 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 상기 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 접촉할 수 있다. 소스 전극(142)은 데이터 라인과 일체로 연결되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 소스 전극(142), 드레인 전극(144) 및 상기 데이터 라인은 상기 제2 도전막으로부터 동일한 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.
층간 절연막(136)은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물을 증착하여 형성될 수 있다. 상기 제2 도전막은 금속, 상기 금속의 합금 또는 상기 금속의 질화물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제2 도전막은 복수의 금속층을 적층하여 형성될 수도 있다.
상술한 공정에 의해 폴리머 기판(105) (및 색보정층(110)) 상에는 소스 전극(142), 드레인 전극(144), 게이트 전극(132), 게이트 절연막(126) 및 제1 액티브 패턴(122)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성되며, 제2 액티브 패턴(124), 게이트 절연막(126) 및 제2 게이트 전극(134)에 의해 정의되는 커패시터가 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 데이터 라인, 상기 스캔 라인, 상기 박막 트랜지스터, 상기 커패시터 등을 포함하는 상기 화소 회로가 형성될 수 있다.
이후, 층간 절연막(136) 상에 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 커버하는 비아 절연막(146)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 비아 절연막(146)은 폴리이미드, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르와 같은 투명 유기 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 비아 절연막(146)은 충분한 두께로 형성되어 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다.
상술한, 배리어막(120), 상기 반도체층, 상기 제1 및 제2 도전막, 게이트 절연막(126), 층간 절연막(136) 및 비아 절연막(146)은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 공정, 플라즈마 증대 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition: PECVD) 공정, 고밀도 플라즈마-화학 기상 증착(high density plasma-chemical vapor deposition: HDP-CVD) 공정, 열 증착 공정, 진공 증착 공정, 스핀 코팅(Spin Coating) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD) 공정 또는 프린팅(printing) 공정 중 적어도 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 백-플레인 구조물 상에 표시 구조물을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1 전극(150)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 비아 절연막(146)을 부분적으로 식각하여 드레인 전극(144)을 노출시키는 비아 홀을 형성할 수 있다. 이후, 비아 절연막(146) 및 노출된 드레인 전극(144) 상에 상기 비아 홀을 채우는 제3 도전막을 형성하고, 이를 패터닝하여 제1 전극(150)을 형성할 수 있다.
상기 제3 도전막은 Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 사용하여, 열 증착 공정, 진공 증착 공정, 스퍼터링 공정, ALD 공정, CVD 공정, 프린팅 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제3 도전막은 ITO, IZO, 아연 산화물 또는 인듐 산화물과 같은 투명 도전성 물질을 사용하여 형성될 수도 있다.
이후, 비아 절연막(146) 상에 화소 정의막(155)을 형성할 수 있다. 화소 정의막(155)은 제1 전극(150)의 주변부를 커버할 수 있다. 화소 정의막(155)은 예를 들면, 폴리이미드 수지 또는 아크릴 수지와 같은 감광성 유기 물질을 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 형성될 수 있다.
화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 상에 표시층(160)을 형성할 수 있다.
표시층(160)은 예를 들면, 적색, 녹색 또는 청색 발광을 위한 유기 발광 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 표시층(160)은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소가 형성될 영역을 노출시키는 개구부를 포함하는 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask: FMM)를 사용하여 스핀 코팅 공정, 롤 프린팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정 등을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 각 화소별로 상기 유기 발광 물질을 포함하는 유기 발광층이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기 발광층 형성 전에 상술한 정공 수송 물질을 사용하여 정공 수송층을 더 형성할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광층 상에 상술한 전자 수송 물질을 사용하여 전자 수송층을 더 형성할 수 있다. 상기 정공 수송층 및 상기 전자 수송층은 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 표면들을 따라 컨포멀하게 형성되어 복수의 화소들에 공통으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 상기 정공 수송층 및 상기 전자 수송층은 상기 유기 발광층과 유사한 공정을 통해 각 화소별로 패터닝될 수도 있다.
표시층(160) 상에는 예를 들면, Al, Ag, W, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Pt, Ta, Nd, Sc 등과 같은 일 함수가 낮은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 증착하여 제2 전극(170)을 형성할 수 있다. 제2 전극(170)은 복수의 화소들을 동시에 노출시키는 개구부를 포함하는 마스크를 사용하여 상기 금속 물질을 증착함으로써 형성될 수 있다.
제2 전극(170) 상에는 봉지층(180)을 형성할 수 있다. 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 증착하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 전극(170) 및 봉지층(180) 사이에 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등과 같은 유기 물질, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 물질을 증착하여 캡핑층을 더 형성할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10에 도시된 투명 표시 장치는 색보정층의 배치를 제외하고는 도 1에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략하며, 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 10을 참조하면, 투명 표시 장치(100A)는 폴리머 기판(105)과 색보정층(110) 사이에 배리어막(120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 폴리머 기판(105) 상에 배리어막(120)이 배치되고, 배리어막(120) 상에 색보정층(110)이 배치되며, 색보정층(110) 상에 버퍼층(121)이 배치될 수 있다.
이에 따라, 상술한 바와 같이, 실질적으로 황색을 갖는 폴리머 기판(105)과 청색 광을 투과시키는 색보정층(110) 사이의 색 가산 혹은 색 보정 작용에 의해 실질적으로 백색 혹은 투명한 베이스 기판이 제조될 수 있다.
도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11의 투명 표시 장치(200A)는 투과 영역이 추가적으로 도시된 것을 제외하고는 도 1에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략되며, 도 1에서와 유사한 참조부호가 사용된다.
도 11을 참조하면, 상기 투명 표시 장치(200A)는 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 포함할 수 있다.
화소 영역(PA)에는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소들이 예를 들면 교대로 배치되며, 투과 영역(TA)은 상기 화소들의 측부와 인접하며 연장될 수 있다.
도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 폴리머 기판(205)은 예를 들면, 황색을 갖는 유색 폴리머 기판을 포함할 수 있다.
색보정층(210)은 폴리머 기판(205) 상에 금속 나노 정공 어레이 형태로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 색보정층(210)은 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성될 수 있다. 색보정층(210)은 폴리머 기판(205)으로부터 투과된 광의 색을 투명하게 (또는 백색으로) 보정할 수 있다.
화소 영역(PA)의 기판 부분에는 화소 회로 및 절연 구조물이 배치될 수 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 상기 화소 회로는 박막 트랜지스터, 커패시터 및 배선 구조물을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 제1 액티브 패턴(222), 게이트 절연막(226), 제1 게이트 전극(232) 및 소스 전극(242) 및 드레인 전극(244)을 포함할 수 있다. 상기 커패시터는 제2 액티브 패턴(224), 게이트 절연막(226) 및 제2 게이트 전극(234)을 포함할 수 있다.
상기 절연 구조물은 기판(210)으로부터 순차적으로 적층된 배리어막(220), 게이트 절연막(226), 층간 절연막(236) 및 비아 절연막(246)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연 구조물 중 배리어막(220), 게이트 절연막(226) 및 층간 절연막(236)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)에 공통으로 제공될 수 있다. 상기 절연 구조물 중 비아 절연막(246)은 투과 영역(TA) 상에서 실질적으로 제거될 수 있다. 따라서, 비아 절연막(246)은 실질적으로 화소 영역(PA) 상에서만 존재할 수 있다.
비아 절연막(246) 상에는 표시 구조물이 적층될 수 있다. 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 상기 표시 구조물은 비아 절연막(246) 상에 순차적으로 적층된 제1 전극(260), 표시층(260) 및 제2 전극(270)을 포함할 수 있다. 또한, 화소 정의막(255)이 화소 영역(PA) 상에 선택적으로 배치되어, 제1 전극(250)을 적어도 부분적으로 노출시킬 수 있다.
투과 영역(TA) 상에는 투과창(290)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 투과창(290)에 의해 층간 절연막(236)의 상면이 노출될 수 있다. 이 경우, 투과창(290)은 화소 정의막(255) 및 비아 절연막(246)의 측벽들, 및 층간 절연막(236)의 상기 상면에 의해 정의될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 전극(270)은 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA) 상에 공통적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 전극(270)은 표시층(260) 및 화소 정의막(255)의 표면들, 투과창(290)의 측벽 및 저면을 따라 컨포멀하게 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 투과 영역(TA) 상의 제2 전극(270) 부분은 화소 영역(PA) 상의 제2 전극(270) 부분 보다 작은 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)에서의 투과도 혹은 투명도가 향상될 수 있다.
봉지층(280)은 제2 전극(270) 상에 배치되어 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 공통적으로 커버할 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 색보정층(210)에 의해 실질적으로 기판(205)이 투명성을 가지므로, 투과 영역(TA)에서 배리어막(220), 게이트 절연막(226) 및 층간 절연막(236)이 제거되지 않더라도 상기 투명 표시 장치의 소정의 투과도 또는 투명도를 확보할 수 있다.
도 12는 일부 예시적인 실시예들에 따른 투명 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12에 도시된 투명 표시 장치(200B)는 투과 영역의 구조를 제외하고는 도 11에 도시된 투명 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 따라서, 따라서, 중복되는 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략되며, 도 11에서와 동일하거나 유사한 참조부호가 사용된다.
도 12을 참조하면, 투명 표시 장치(200B)는 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)을 포함하며, 투과 영역(TA) 상에는 투과창(290a)이 형성될 수 있다. 투과창(290a)은 도 11을 참조로 설명한 바와 같이, 화소 정의막(255) 및 비아 절연막(246)의 측벽들, 및 층간 절연막(236)의 상면에 의해 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극(275)은 실질적으로 화소 영역(PA)에만 선택적으로 배치되며, 투과 영역(TA) 까지는 연장되지 않을 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)에서의 투과도 또는 투명도가 보다 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 투과 영역(TA) 상의 층간 절연막(236) 상에는 증착 조절막(248)이 배치될 수 있다. 증착 조절막(248)은 비발광 특성을 가지면서 금속과 같은 도전성 물질에 대한 친화도 및/또는 접착력이 표시층(260)에 포함된 물질보다 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 증착 조절막(248)은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4,4'-디아민, N(디페닐-4-일)9,9-디메틸-N-(4(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조-[D]이미다졸 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 전극(270)은 증착 조절막(248)이 형성되지 않은 투과창(290a)의 측벽 상에도 형성될 수 있다.
봉지층(285)은 제2 전극(275) 및 증착 조절막(248)을 커버하며, 화소 영역(PA) 및 투과 영역(TA)에 공통으로 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의한 투명 표시 장치는 기판으로서 유색 폴리머 기판을 사용하여 내구성 및 유연성을 충족시키면서, 상기 기판 상부에 금속 나노 정공 어레이를 포함하는 색보정층을 포함함으로써 실질적으로 투명 기판을 구현할 수 있다. 또한, 블록 공중합체를 이용한 간단한 공정으로 상기 금속 나노 정공 어레이를 포함한 투과도가 향상된 투명 표시 장치를 제조할 수 있다.
본 발명은 투과성 및 유연성을 동시에 갖는 표시 장치에 효과적으로 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 표시 장치는 컴퓨터, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, MP3 플레이어 등의 전자 기기뿐만 아니라, 자동차용 네비게이션 또는 헤드 업(Head up) 디스플레이 등에도 적용될 수 있다. 또한, 신체에 부착 가능한 웨어러블 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
PA: 화소 영역 TA: 투과 영역
100, 100A, 200A, 200B: 투명 표시 장치
105, 205: 폴리머 기판 110, 210: 색보정층
120, 220: 배리어막 122, 222: 제1 액티브 패턴
124, 224: 제2 액티브 패턴 126, 226: 게이트 절연막
132, 232: 제1 게이트 전극 134, 234: 제2 게이트 전극
136, 236: 층간 절연막 142, 242: 소스 전극
144, 244: 드레인 전극 146, 246: 비아 절연막
150, 250: 제1 전극 155, 255: 화소 정의막
160, 260: 표시층 170, 270, 275: 제2 전극
180, 280, 285: 봉지층 248: 증착 조절막
290, 290a: 투과창

Claims (20)

  1. 화소 영역 및 투과 영역을 포함하는 폴리머 기판;
    상기 폴리머 기판 상에 금속 나노 패턴(nano pattern) 형태로 배치되는 색보정층;
    상기 색보정층 상에 배치되는 화소 회로;
    상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층; 및
    상기 표시층을 커버하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 폴리머 기판은 유색 폴리머 물질을 포함하고,
    상기 금속 나노 패턴은,
    정공들이 주기적으로 배열되는 금속 나노 정공 어레이(nano hole array)를 포함하며,
    상기 폴리머 기판과 상기 색보정층을 투과한 광은 백색을 갖는 투명 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 색보정층은 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 색보정층은 상기 폴리머 기판으로부터 투과된 광의 색을 보정하는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 정공 어레이에 포함되는 나노 정공의 폭(width)은 30 내지 50nm인 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정공들은 상기 폴리머 기판의 표면에 대하여 수직으로 배향(oriented)된 실린더 형태인 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 색보정층은 금, 은, 백금, 팔라듐, 이리듐, 오스뮴, 로듐, 루테늄 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 투명 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 기판은 상기 금속 나노 패턴의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 유색 폴리머 물질은 폴리이미드 계열 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 기판과 상기 색보정층 사이에 배치되는 배리어막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 색보정층과 상기 화소 회로 사이에 배치되는 배리어막을 더 포함하는 투명 표시 장치.
  12. 화소 영역 및 투과 영역을 포함하는 투명 플렉시블 기판;
    상기 기판 상에 정공들이 주기적으로 배열되는 금속 나노 정공 어레이(nano hole array) 형태로 배치되는 색보정층;
    상기 색보정층 상에 배치되는 배리어막;
    상기 배리어막 상에 배치되는 화소 회로;
    상기 배리어막 상에 배치되며, 상기 화소 회로를 적어도 부분적으로 커버하는 회로 절연막;
    상기 회로 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로를 커버하는 비아 절연막;
    상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되는 표시층; 및
    상기 표시층 상에 배치되어 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 투명 플렉시블 기판은 유색 폴리머 물질을 포함하고,
    상기 투명 플렉시블 기판과 상기 색보정층을 투과한 광은 백색을 갖는 투명 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 금속 나노 정공 어레이는 블록 공중합체(block copolymer)를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 비아 절연막은 상기 화소 영역 상에만 배치되는 투명 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비아 절연막 상에 배치되어 상기 제1 전극 상면을 노출시키는 화소 정의막을 더 포함하며,
    상기 화소 정의막 및 상기 비아 절연막의 측벽에 의해 상기 투과 영역 상에서 투과창이 정의되는 투명 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 회로 절연막은 상기 배리어막 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연막 및 층간 절연막을 포함하고,
    상기 게이트 절연막 및 상기 층간 절연막은 상기 화소 영역 및 상기 투과 영역 상에서 공통으로 연장되며,
    상기 투과창에 의해 상기 층간 절연막 상면이 노출되는 투명 표시 장치.
  17. 유색의 폴리머 물질을 포함하는 폴리머 기판 상에 정공들이 주기적으로 배열되는 금속 나노 정공 어레이를 갖는 색보정층을 형성하는 단계;
    상기 폴리머 기판 상에 화소 회로를 형성하는 단계;
    상기 화소 회로를 커버하는 절연 구조물을 형성하는 단계; 그리고
    상기 절연 구조물 상에 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 표시 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 폴리머 기판과 상기 색보정층을 투과한 광은 백색을 갖는 투명 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 폴리머 기판은 상기 색보정층의 표면 플라즈몬 공명에 의해 투명성을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 색보정층을 형성하는 단계는
    상기 폴리머 기판 상에 금속 박막을 형성하는 단계;
    상기 금속 박막 상에 공중합체 박막을 형성하는 단계;
    상기 공중합체 박막을 상기 폴리머 기판의 표면에 대하여 수직으로 배향(oriented)된 실린더 형태를 갖는 블록 공중합체(block copolymer)로 미세상(microphase) 분리하는 단계;
    상기 블록 공중합체의 일부를 제거하여 상기 금속 박막이 상기 나노 정공 어레이 형태를 갖도록 상기 금속 박막을 노출시키는 단계;
    상기 노출된 금속 박막을 식각하는 단계; 및
    상기 금속 박막 상에 남은 상기 블록 공중합체를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 블록 공중합체는 폴리스티렌-블록-폴리메틸메타크릴레이트 공중합체(polystyrene-block-poly(methyl methacrylate); PS-b-PMMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 표시 장치의 제조 방법.
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